DE102018118348A1 - Lighting device for vehicles - Google Patents

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Gideon Kanne
Alexander Schwan
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Hella GmbH and Co KGaA
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge enthaltend eine Lichtquelleneinheit (1) mit einer Anzahl von Lichtquellen (2), eine Flüssigkristalleinheit (8) enthaltend eine Mehrzahl von Flüssigkristallelementen (11), ein lichtstromaufwärts und /oder lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit (8) angeordnetes Polarisationsfilter (7), eine lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit (8) angeordnete Sekundäroptikeinheit (10) zur Abbildung eines ausgangsseitig der Flüssigkristalleinheit (8) ausgebildetes Lichtfeld (12) zu einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Flüssigkristalleinheit (8) zwei in einem Abstand (c) zueinander angeordnete Substratplatten (17, 17') aufweist, zwischen denen die Flüssigkristallelemente (11) angeordnet sind, und dass das Polarisationsfilter (7) direkt auf mindestens eine der Substratplatten (17, 17') aufgebracht ist.The invention relates to a lighting device for vehicles comprising a light source unit (1) with a number of light sources (2), a liquid crystal unit (8) containing a plurality of liquid crystal elements (11), a polarization filter arranged upstream and / or downstream of the liquid crystal unit (8) (7), a secondary optical unit (10) arranged downstream of the liquid crystal unit (8) for imaging a light field (12) formed on the output side of the liquid crystal unit (8) for a predetermined light distribution, the liquid crystal unit (8) being two at a distance (c) from one another has arranged substrate plates (17, 17 '), between which the liquid crystal elements (11) are arranged, and that the polarization filter (7) is applied directly to at least one of the substrate plates (17, 17').

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge enthaltend eine Lichtquelleneinheit mit einer Anzahl von Lichtquellen, eine Flüssigkristalleinheit enthaltend eine Mehrzahl von Flüssigkristallelementen, ein lichtstromaufwärts und /oder lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit angeordnetes Polarisationsfilter, eine lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit angeordnete Sekundäroptikeinheit zur Abbildung eines ausgangsseitig der Flüssigkristalleinheit ausgebildetes Lichtfeld zu einer vorgegebenen Lichtverteilung.The invention relates to a lighting device for vehicles comprising a light source unit with a number of light sources, a liquid crystal unit containing a plurality of liquid crystal elements, a polarization filter arranged upstream and / or downstream of the liquid crystal unit, a secondary optics unit arranged downstream of the liquid crystal unit for imaging an output unit of the liquid crystal unit Light field for a given light distribution.

Aus der DE 10 2015 115 339 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit, eine Flüssigkristalleinheit, eine Sekundäroptikeinheit sowie Polarisationsfilter aufweist. Lichtstromaufwärts zu der Flüssigkristalleinheit ist ein erstes Polarisationsfilter zur Trennung des Lichtes in einen ersten Lichtanteil einer ersten Polarisationsrichtung und in einem zweiten Lichtanteil einer zweiten Polarisationsrichtung, wobei die zweite Polarisationsrichtung um 90° verdreht zu der ersten Polarisationsrichtung ausgerichtet ist, vorgesehen. Mittels eines zusätzlichen Reflektors kann der zweite Lichtanteil, der durch den Polarisationsfilter hindurchgelassen wird, zu einem im Vergleich zum ersten Lichtanteil unterschiedlichen Abschnitt der Flüssigkristalleinheit geführt werden. Sowohl das lichtstromaufwärts angeordnete Polarisationsfilter als auch ein als Analysator ausgebildetes lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit angeordnetes zweite Polarisationsfilter sind in einem Abstand zu der Flüssigkristalleinheit angeordnet. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass die Polarisationsfilter zu der Flüssigkristalleinheit ausgerichtet bzw. justiert werden müssen. Der Mess-, Montage- und Justageaufwand ist somit erhöht.From the DE 10 2015 115 339 A1 A lighting device for vehicles is known which has a light source unit, a liquid crystal unit, a secondary optics unit and polarization filters. Upstream of the liquid crystal unit, a first polarization filter is provided for separating the light into a first light component in a first polarization direction and in a second light component in a second polarization direction, the second polarization direction being oriented through 90 ° to the first polarization direction. By means of an additional reflector, the second light component that is passed through the polarization filter can be guided to a section of the liquid crystal unit that is different from the first light component. Both the polarization filter arranged upstream of the light and a second polarization filter arranged as an analyzer downstream of the liquid crystal unit are arranged at a distance from the liquid crystal unit. A disadvantage of the known lighting device is that the polarization filters have to be aligned or adjusted with respect to the liquid crystal unit. The measurement, assembly and adjustment effort is thus increased.

Aus der EP 2 937 665 A1 ist es bekannt, einen Analysator auf einer Lichtaustrittsseite der Flüssigkristalleinheit auf eine Substratplatte derselben aufzukleben. Der Analysator ist als eine Polarisationsfolie ausgebildet. Nachteilig hieran ist, dass das Polarisationsfilter aufgrund der mit dem Klebefügeprozess verbundenen Wärmeeinbringung thermisch belastet wird. Darüber hinaus bewirkt jeder optische Übergang zwischen unterschiedlichen Medien, beispielsweise der Übergang in und von der Klebstoffschicht, zusätzliche Lichtstärkeverluste.From the EP 2 937 665 A1 it is known to glue an analyzer on a light exit side of the liquid crystal unit onto a substrate plate thereof. The analyzer is designed as a polarization film. The disadvantage of this is that the polarization filter is thermally stressed due to the heat input associated with the adhesive joining process. In addition, each optical transition between different media, for example the transition into and from the adhesive layer, causes additional light intensity losses.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Flüssigkristalleinheit und einem Polarisationsfilter derart weiterzubilden, dass die Effektivität weiter erhöht wird, wobei insbesondere der Montage- und Justageaufwand reduziert wird.The object of the present invention is therefore to develop a lighting device for vehicles with a liquid crystal unit and a polarization filter in such a way that the effectiveness is further increased, in particular the assembly and adjustment effort being reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristalleinheit zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Substratplatten aufweist, zwischen denen die Flüssigkristallelemente angeordnet sind, und dass das Polarisationsfilter direkt auf mindestens eine der Substratplatten aufgebracht ist.To achieve this object, the invention in connection with the preamble of claim 1 is characterized in that the liquid crystal unit has two spaced-apart substrate plates between which the liquid crystal elements are arranged, and that the polarization filter is applied directly to at least one of the substrate plates.

Nach der Erfindung ist das Polarisationsfilter direkt auf einer Substratplatte einer Flüssigkristalleinheit aufgebracht, so dass vor Montage der Beleuchtungsvorrichtung eine definierte Relativposition des Polarisationsfilters zu Flüssigkristallelementen der Flüssigkristalleinheit hergestellt wird. Das Polarisationsfilter ist vorzugsweise fest und/oder einstückig mit der Flüssigkristalleinheit bzw. der Substratplatte derselben verbunden. Die Flüssigkristalleinheit und das Polarisationsfilter bilden somit eine gemeinsame Baueinheit, die dann beispielsweise zusammen mit weiteren Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs verbaut wird. Nach der Erfindung wird somit eine integrierte Baueinheit (Flüssigkristalleinheit, Polarisationsfilter) gebildet, die eine der Anzahl der Komponenten entsprechende Anzahl von optischen Funktionen erfüllt. Beispielsweise kann die Flüssigkristalleinheit lichtstromabwärts und/oder lichtstromaufwärts mit einem Polarisationsfilter versehen sein. Auf der Lichtaustrittsseite der Flüssigkristalleinheit dient das Polarisationsfilter als Analysator, so dass die Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise für ein Headup-Display genutzt werden kann, an dessen Nutzung vergleichsweise geringe Kontrastanforderungen des Analysators gestellt werden. Das Polarisationsfilter ist direkt, d. h. unmittelbar ohne Ausbildung einer Zwischenschicht (Klebeschicht), an der Substratplatte der Flüssigkristalleinheit angebracht.According to the invention, the polarization filter is applied directly to a substrate plate of a liquid crystal unit, so that a defined relative position of the polarization filter with respect to liquid crystal elements of the liquid crystal unit is produced before assembly of the lighting device. The polarization filter is preferably fixedly and / or integrally connected to the liquid crystal unit or the substrate plate thereof. The liquid crystal unit and the polarization filter thus form a common structural unit, which is then installed, for example, together with other components of the lighting device in a headlight of a vehicle. According to the invention, an integrated structural unit (liquid crystal unit, polarization filter) is thus formed, which fulfills a number of optical functions corresponding to the number of components. For example, the liquid crystal unit can be provided with a polarization filter downstream of the light and / or upstream of the light. On the light exit side of the liquid crystal unit, the polarization filter serves as an analyzer, so that the lighting device can be used, for example, for a head-up display, the use of which requires comparatively low contrast requirements from the analyzer. The polarization filter is direct, i. H. directly attached to the substrate plate of the liquid crystal unit without the formation of an intermediate layer (adhesive layer).

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Polarisationsfilter ausschließlich durch eine Mehrzahl von langgestreckten Polarisationsmitteln gebildet, die durch Aufdrucken oder durch Ätzen aufgebracht sind. Grundgedanke der Erfindung ist es, die für die Polarisation verantwortlichen Komponenten eines Polarisationsfilters unmittelbar an der Substratplatte anzuordnen, ohne dass zwischen dem Polarisationsmittel und der Substratplatte einen weiteren Materialübergang, beispielsweise Luftübergang oder Klebeschichtübergang, auftritt. Die direkte Anlage der Polarisationsmittel des Polarisationsfilters an der Substratplatte verringert die Lichtverluste bzw. erhöht die lichttechnische Effektivität. Die Polarisationsmittel können mittels eines beliebigen Fügeverfahrens direkt auf die Substratplatte aufgebracht werden. Vorzugsweise werden die Polarisationsmittel durch Aufdrucken oder durch Ätzen oder durch lediglich randseitiges Befestigen derselben an der Substratplatte aufgebracht.According to a preferred development of the invention, the polarization filter is formed exclusively by a plurality of elongated polarization means, which are applied by printing or by etching. The basic idea of the invention is to arrange the components of a polarization filter that are responsible for the polarization directly on the substrate plate without a further material transition, for example air transition or adhesive layer transition, occurring between the polarization means and the substrate plate. The direct contact of the polarization means of the polarization filter on the substrate plate reduces the light losses or increases the lighting efficiency. The polarization means can be applied directly to the substrate plate using any joining method. The polarization means are preferably applied to the substrate plate by printing or by etching or by merely attaching them to the edge.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Polarisationsmittel des Polarisationsfilters als Metalldrähte ausgebildet, die mittels eines Legewerkzeuges oder mittels einer Düse um einen vorgegebenen Abstand parallel versetzt zueinander auf die Substratplatte aufgebracht werden. Beispielsweise kann der Metalldraht als Federdraht, Runddraht oder flacher Metallstreifen ausgebildet sein. According to a preferred embodiment of the invention, the polarization means of the polarization filter are designed as metal wires, which are applied to the substrate plate offset parallel to one another by a predetermined distance by means of a laying tool or by means of a nozzle. For example, the metal wire can be designed as a spring wire, round wire or flat metal strip.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polarisationsfilter ausschließlich durch die langgestreckten Polarisationsmittel gebildet, die parallel zueinander verlaufen. Ein Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Polarisationsmitteln bzw. Polarisationsstreifen wird lediglich durch Luft ausgefüllt. Die Polarisationsmittel sind somit direkt auf die Substratplatte der Flüssigkristalleinheit aufgebracht, so dass das Polarisationsfilter kein eigenes bzw. gesondertes Substrat aufweist. Die Substratplatte der Flüssigkristalleinheit bildet quasi das Substrat des Polarisationsfilters. Vorteilhaft kann somit ein Bauteil der Flüssigkristalleinheit als ein Substrat für Polarisationsmittel des Polarisationsfilters dienen.According to a preferred embodiment of the invention, the polarization filter is formed exclusively by the elongated polarization means, which run parallel to one another. A space between two adjacent polarization means or polarization strips is only filled with air. The polarization means are thus applied directly to the substrate plate of the liquid crystal unit, so that the polarization filter does not have its own or a separate substrate. The substrate plate of the liquid crystal unit virtually forms the substrate of the polarization filter. A component of the liquid crystal unit can thus advantageously serve as a substrate for polarization means of the polarization filter.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die langgestreckten Polarisationsmittel trägerfrei auf die Substratplatte der Flüssigkristalleinheit aufgebracht. Die Substratplatte der Flüssigkristalleinheit bildet hierbei das Substrat bzw. der Träger für die Polarisationsm ittel.According to a development of the invention, the elongated polarizing means are applied to the substrate plate of the liquid crystal unit without a carrier. The substrate plate of the liquid crystal unit forms the substrate or the carrier for the polarization means.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung steht mindestens 50 % einer Umfangsfläche der langgestreckten Polarisationsmittel mit Luft in Kontakt. Maximal 50 % der Umfangsfläche der langgestreckten Polarisationsmittel ist direkt in Kontakt mit der Substratplatte der Flüssigkristalleinheit.According to a development of the invention, at least 50% of a circumferential surface of the elongated polarization means is in contact with air. A maximum of 50% of the circumferential surface of the elongated polarizing means is in direct contact with the substrate plate of the liquid crystal unit.

Die Polarisationsmittel können form- und/oder stoffschlüssig auf der Substratplatte aufgebracht sein. Die Polarisationsmittel können nach Fertigstellung der Flüssigkristalleinheit oder während der Fertigstellung der Flüssigkristalleinheit auf die Substratplatte aufgebracht werden.The polarizing means can be applied to the substrate plate in a form-fitting and / or integral manner. The polarizing agents can be applied to the substrate plate after completion of the liquid crystal unit or during the completion of the liquid crystal unit.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist lichtstromaufwärts zu dem an der Substratplatte befestigten Polarisationsfilter ein weiteres Polarisationsfilter als Trennpolarisationsfilter angeordnet. Der an der Flüssigkristalleinheit integrierte Polarisationsfilter dient zur Verbesserung der Polarisationsgüte. Vorteilhaft kann hierdurch die an einem Polarisationsfilter verminderte Polarisationsgüte eines reflektierten Lichtanteils ausgeglichen werden.According to a further development of the invention, a further polarization filter is arranged as an isolating polarization filter upstream of the polarization filter attached to the substrate plate. The polarization filter integrated in the liquid crystal unit serves to improve the polarization quality. This advantageously compensates for the reduced polarization quality of a reflected light component at a polarization filter.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polarisationsfilter lediglich auf einer Lichteintrittsseite der Flüssigkristalleinheit unmittelbar an derselben angeordnet. Lichtausgangsseitig der Flüssigkristalleinheit ist ein Polarisationsfilter als Analysator in einem Abstand zu der Flüssigkristalleinheit angeordnet, so dass die vorgegebene Kontrastanforderung des Lichtes erfüllt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, the polarization filter is arranged directly on the liquid crystal unit only on one light entry side thereof. On the light output side of the liquid crystal unit, a polarization filter as an analyzer is arranged at a distance from the liquid crystal unit, so that the specified contrast requirement of the light can be met.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
  • 2 einen Querschnitt durch eine Flüssigkristalleinheit und einen lichteingangsseitig zu derselben angeordneten Polarisationsfilter,
  • 3 eine Draufsicht auf eine Lichteingangsseite der Flüssigkristalleinheit und
  • 4 einen vergrößerten Teil-Querschnitt durch die aus der Flüssigkristalleinheit und dem Polarisationsfilter gebildete Baueinheit in einem Übergangsbereich zwischen der Flüssigkristalleinheit und dem Polarisationsfilter.
Show it:
  • 1 2 shows a block diagram of a lighting device according to the invention,
  • 2 3 shows a cross section through a liquid crystal unit and a polarization filter arranged on the light input side thereof,
  • 3 a plan view of a light input side of the liquid crystal unit and
  • 4 an enlarged partial cross section through the unit formed from the liquid crystal unit and the polarization filter in a transition region between the liquid crystal unit and the polarization filter.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann als Scheinwerfer zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen, beispielsweise Abblendlicht-, Stadtlicht-, Autobahnlicht-, Fernlichtverteilung oder dergleichen eingesetzt werden.A lighting device according to the invention can be used as a headlight for generating different light distributions, for example low beam, city light, motorway light, high beam distribution or the like.

Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelleneinheit 1 mit einer Mehrzahl von Lichtquellen 2 zur Abstrahlung von unpolarisierten Licht 3 auf. Die Lichtquellen 2 sind auf einer gemeinsamen, vorzugsweise starren, Trägerplatte 4 angeordnet. Die Lichtquellen 2 sind matrixartig in einem ebenen Lichtquellenfeld angeordnet. Die Lichtquellen 2 können als LED-Lichtquellen oder als Laserlichtquellen oder als andere halbleiterbasierte Lichtquellen ausgebildet sein.The lighting device has a light source unit 1 with a plurality of light sources 2 for the emission of unpolarized light 3 on. The light sources 2 are on a common, preferably rigid, support plate 4 arranged. The light sources 2 are arranged in a matrix in a flat light source field. The light sources 2 can be designed as LED light sources or as laser light sources or as other semiconductor-based light sources.

In Hauptabstrahlrichtung H vor der Lichtquelleneinheit 1 ist eine Primäroptikeinheit 5 mit einer Mehrzahl von jeweils einer Lichtquelle 2 zugeordneten Primäroptikelementen 6 angeordnet. Die Primäroptikelemente 6 sind achsparallel zueinander angeordnet und weisen jeweils vorzugsweise lichtausgangsseitig unterschiedlich ausgebildete Optikflächen auf. Die Primäroptikelemente 6 lenken somit das Licht 3 in unterschiedliche Richtungen um, so dass in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Lichtquellen 2 ein Lichtschwerpunkt des von der Primäroptikeinheit 5 abgestrahlten Lichtbündels in horizontaler Ebene verschoben werden kann. Die Primäroptikelemente 6 können beispielsweise als Linsen oder Reflektoren ausgebildet sein. In Hauptabstrahlrichtung H vor der Primäroptikeinheit 5 ist ein Polarisationsfilter 7, eine Flüssigkristalleinheit 8, ein Analysator 9 sowie eine Sekundäroptikeinheit 10 angeordnet. Lichtstromaufwärts zu der Flüssigkristalleinheit 8 ist das Polarisationsfilter 7 angeordnet. Lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit 8 ist der Analysator 9 angeordnet. Lichtstromabwärts zu dem Analysator 9 ist die Sekundäroptikeinheit 10 angeordnet.In the main emission direction H in front of the light source unit 1 is a primary optics unit 5 with a plurality of one light source each 2 assigned primary optic elements 6 arranged. The primary optics elements 6 are arranged axially parallel to one another and each preferably have differently designed optical surfaces on the light output side. The primary optics elements 6 direct the light 3 in different directions so that depending on the control of the light sources 2 a focal point of light from the primary optics unit 5 emitted light beam can be shifted in the horizontal plane. The primary optics elements 6 can be designed, for example, as lenses or reflectors. In the main emission direction H in front of the primary optics unit 5 is a polarizing filter 7 , a liquid crystal unit 8th , on analyzer 9 and a secondary optics unit 10 arranged. Luminous upstream to the liquid crystal unit 8th is the polarization filter 7 arranged. Downstream of the liquid crystal unit 8th is the analyzer 9 arranged. Downstream of the light to the analyzer 9 is the secondary optics unit 10 arranged.

Die Flüssigkristalleinheit 8 weist eine Mehrzahl von Flüssigkristallelementen 11 auf, die einzeln ansteuerbar ist. In Abhängigkeit von der Ansteuerung der einzelnen Flüssigkristallelemente 11 kann im Zusammenwirken mit dem Polarisationsfilter 7 und dem Analysator 9 ein entsprechend der vorgegebenen Lichtfunktion konturiertes Lichtfeld 12 erzeugt werden, das mittels der Sekundäroptikeinheit 10 in das Fahrzeugvorfeld abgebildet wird. Die Sekundäroptikeinheit 10 kann beispielsweise eine Linse 10' bzw. ein aus mehreren Linsensegmenten bestehendes Linsensystem aufweisen.The liquid crystal unit 8th has a plurality of liquid crystal elements 11 which can be controlled individually. Depending on the control of the individual liquid crystal elements 11 can work in conjunction with the polarization filter 7 and the analyzer 9 a light field contoured according to the given light function 12 are generated by means of the secondary optics unit 10 is mapped into the vehicle apron. The secondary optics unit 10 can, for example, a lens 10 ' or have a lens system consisting of several lens segments.

Der Analysator 9, der als Polarisationsfilter ausgebildet ist, ist in einem Abstand a zu einer Lichtausgangsseite 13 der Flüssigkristalleinheit 8 angeordnet.The analyzer 9 , which is designed as a polarization filter, is at a distance a to a light output side 13 the liquid crystal unit 8th arranged.

Das Polarisationsfilter 7 ist nicht beabstandet zu einer Lichteingangsseite 14 der Flüssigkristalleinheit 8 angeordnet.The polarization filter 7 is not spaced from a light input side 14 the liquid crystal unit 8th arranged.

Wie besser aus 2 zu ersehen ist, liegt das Polarisationsfilter 7 unmittelbar an einer Lichteingangsfläche 15 der Flüssigkristalleinheit 8 an.How better out 2 you can see the polarization filter 7 directly on a light entrance surface 15 the liquid crystal unit 8th on.

Die Flüssigkristalleinheit 8 besteht aus in einer Erstreckungsebene E der Flüssigkristalleinheit 8 verteilt angeordneten Flüssigkristallelementen 11 bzw. Flüssigkristallzellen, die jeweils einzeln elektrisch ansteuerbar sind, so dass in Abhängigkeit vom Schaltzustand der Flüssigkristallelemente 11 das mittels des Polarisationsfilters 7 linear polarisierte Licht um 90° gedreht wird oder nicht. Je nach Schaltzustand des Flüssigkristallelementes 11 entsteht somit ein Lichtpunkt oder ein dunkler Punkt (Blendpunkt). In Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Flüssigkristallelemente 11 wird somit von denselben jeweils Licht durchgelassen oder nicht Licht durchgelassen. The liquid crystal unit 8th consists of an extension level e the liquid crystal unit 8th distributed liquid crystal elements 11 or liquid crystal cells, each of which can be electrically controlled individually, so that depending on the switching state of the liquid crystal elements 11 by means of the polarization filter 7 linear polarized light is rotated 90 ° or not. Depending on the switching state of the liquid crystal element 11 This creates a point of light or a dark point (glare point). Depending on the switching state of the liquid crystal elements 11 light is thus let through or not let light through.

Die Flüssigkristallelemente 11 weisen jeweils eine Flüssigkristallschicht 16 auf, die an gegenüberliegenden Seiten durch eine vorzugsweise gleich ausgebildete lichtstromaufwärts angeordnete Substratplatte 17, und eine lichtstromabwärts angeordnete Substratplatte 17' abgedeckt ist. Die Substratplatten 17, 17' können beispielsweise jeweils als Glassubstratplatte ausgebildet sein. Alternativ können die Substratplatten 17, 17' auch durch einen transparenten Kunststoff gebildet sein. Gegebenenfalls können die Substratplatten 17, 17' zusätzlich mit auf einer der Flüssigkristallschicht 16 abgewandten Seite mit einer Oberflächenbeschichtung, vorzugsweise zur Filterung, versehen sein.The liquid crystal elements 11 each have a liquid crystal layer 16 on, on opposite sides by a preferably equally designed light upstream arranged substrate plate 17 , and a downstream substrate plate 17 ' is covered. The substrate plates 17 . 17 ' can for example each be designed as a glass substrate plate. Alternatively, the substrate plates 17 . 17 ' also be formed by a transparent plastic. If necessary, the substrate plates 17 . 17 ' additionally on one of the liquid crystal layers 16 opposite side with a surface coating, preferably for filtering.

Nach der Erfindung ist eine Oberfläche 18 der lichtstromaufwärts angeordneten Substratplatte 17 mit dem Polarisationsfilter 7 versehen. Das Polarisationsfilter 7 weist nach einer bevorzugten Ausführungsform lediglich die Polarisationsmittel 19 zur Polarisation des Lichtes 3 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Polarisationsmittel 19 als langgestreckte Metalldrähte ausgebildet, mittels derer eine lineare Polarisation des Lichtes 3 bewirkt wird. Die Metalldrähte können beispielsweise als Federdraht, Runddraht oder flacher Metallstreifendraht ausgebildet sein.According to the invention is a surface 18 the substrate plate arranged upstream of the light 17 with the polarization filter 7 Mistake. The polarization filter 7 According to a preferred embodiment, only the polarizing means 19 for the polarization of light 3 on. In the present exemplary embodiment, the polarization means are 19 formed as elongated metal wires, by means of which a linear polarization of the light 3 is effected. The metal wires can be designed, for example, as spring wire, round wire or flat metal strip wire.

Die relativ dünnen Metalldrähte im µm-Bereich, können durch Aufdrucken oder durch Ätzen auf die Oberfläche 18 der Substratplatte 17 aufgebracht sein. Dieser Auftragungs- und/oder Befestigungsvorgang kann während der Herstellung der Flüssigkristalleinheit 8 oder nach Fertigstellung der Flüssigkristalleinheit 8 erfolgen.The relatively thin metal wires in the µm range can be printed or etched onto the surface 18 the substrate plate 17 be upset. This application and / or fastening process can take place during the manufacture of the liquid crystal unit 8th or after completion of the liquid crystal unit 8th respectively.

Die Polarisationsmittel 19 können formschlüssig und/oder kraftschlüssig auf die Oberfläche 18 der Substratplatte 17 aufgebracht sein.The polarizers 19 can be positively and / or non-positively on the surface 18 the substrate plate 17 be upset.

Wesentlich ist, dass die Polarisationsmittel 19 direkt auf der Substratplatte 17 zur Anlage kommen, ohne dass eine zusätzliche Zwischenschicht zwischen den Polarisationsmitteln 19 und der Flüssigkristalleinheit 8 entsteht.It is essential that the polarization means 19 directly on the substrate plate 17 come to rest without an additional intermediate layer between the polarizing agents 19 and the liquid crystal unit 8th arises.

Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, sind die langgestreckten Polarisationsmittel 19 parallel zueinander und jeweils geradlinig verlaufend angeordnet. Das Polarisationsfilter 7 wird ausschließlich durch die Polarisationsmittel 19 gebildet, so dass das Polarisationsfilter 7 trägerfrei ausgebildet ist. Als Träger für die Polarisationsmittel 19 dient die Substratplatte 17 der Flüssigkristalleinheit 8.Like from the 2 and 3 the elongated polarizing means can be seen 19 arranged parallel to each other and each running in a straight line. The polarization filter 7 is exclusively through the polarization means 19 formed so that the polarization filter 7 is designed strapless. As a carrier for the polarizing agents 19 serves the substrate plate 17 the liquid crystal unit 8th ,

Die langgestreckten Polarisationsmittel 19 sind in einem Abstand b zueinander angeordnet, wobei ein Zwischenraum 20 zwischen den benachbarten Polarisationsmitteln 19 durch Luft gebildet ist. Mindestens 50 % einer Umfangsfläche der langgestreckten Polarisationsmittel 19 steht mit Luft in Kontakt. Weniger als 50 % der Umfangsfläche der Polarisationsmittel 19 steht mit der Substratplatte 17 der Flüssigkristalleinheit 8 in Kontakt. Auf einer der Substratplatte 17 der Flüssigkristalleinheit 8 zugewandten Seite des Polarisationsfilters 6 weisen die Polarisationsmittel 19 somit eine Kontaktfläche auf, die an der Substratplatte 17 der Flüssigkristalleinheit 8 anhaftet. Auf einer der Substratplatte 17 abgewandten Seite weisen die langgestreckten Polarisationsmittel 19 jeweils eine Freifläche auf, die lediglich von Luft umgeben ist.The elongated polarizers 19 are at a distance b arranged to each other, with a space 20 between the neighboring polarization means 19 is formed by air. At least 50% of a peripheral surface of the elongated polarizing means 19 is in contact with air. Less than 50% of the peripheral area of the polarizing agent 19 stands with the substrate plate 17 the liquid crystal unit 8th in contact. On one of the substrate plates 17 the liquid crystal unit 8th facing side of the polarization filter 6 point the polarizing means 19 thus a contact surface on the substrate plate 17 the liquid crystal unit 8th adheres. On one of the substrate plates 17 the elongated polarizing means point away from the side 19 each have an open space that is only surrounded by air.

Wie aus 2 ersichtlich ist, bilden die Polarisationsmittel 19 jeweils Erhebungen an einer Flachseite bzw. an der Oberfläche 18 der Substratplatte 17. How from 2 can be seen, form the polarization means 19 in each case surveys on a flat side or on the surface 18 the substrate plate 17 ,

Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die langgestreckten Polarisationsmittel 19 auch lediglich durch längsseitiges Anformen derselben mit der Substratplatte 17 fest verbunden sein. Beispielsweise können die langgestreckten Polarisationsmittel 19 längsseitig angespritzt sein, so dass sich an gegenüberliegenden Längsseiten 21 der langgestreckten Polarisationsmittel 19 Befestigungszwickel 22 vorgesehen sind, die sich vorzugsweise durchgehend von einer Stirnseite der langgestreckten Polarisationsmittel 19 zu der gegenüberliegenden Stirnseite derselben erstrecken. Die Befestigungszwickel 22 können beispielsweise durch Anspritzen von einem haftenden Kunststoffmaterial gebildet sein. Gegebenenfalls können die Befestigungszwickel 22 auch in Längserstreckung der Polarisationsmittel 19 unterbrochen ausgebildet sein, d. h. entlang der langgestreckten Polarisationsmittel 19 erstrecken sich vorzugsweise in einem gleichen Abstand eine Mehrzahl von Befestigungszwickel 22.According to an alternative embodiment of the invention, the elongated polarizing means 19 also only by longitudinally molding them with the substrate plate 17 be firmly connected. For example, the elongated polarizing means 19 be molded on the long side, so that on opposite long sides 21 the elongated polarizing means 19 mounting gusset 22 are provided, which are preferably continuous from an end face of the elongated polarizing means 19 extend to the opposite end face thereof. The fastening gusset 22 can be formed, for example, by injection molding of an adhesive plastic material. If necessary, the fastening gusset 22 also in the longitudinal direction of the polarization means 19 be interrupted, ie along the elongated polarization means 19 a plurality of fastening gussets preferably extend at an equal distance 22 ,

Wie aus 2 zu ersehen ist, weisen die gegenüberliegenden Substratplatten 17 einen Abstand c zueinander auf. In dem so gebildeten Zwischenraum zwischen den parallel angeordneten Substratplatten 17 erstreckt sich das Flüssigkristallmaterial 16.How from 2 can be seen, the opposite substrate plates 17 a distance c to each other. In the space thus formed between the substrate plates arranged in parallel 17 extends the liquid crystal material 16 ,

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Flüssigkristalleinheit 8 auf einer Lichtausgangsseite 13 derselben mit dem Analysator 9 versehen sein. Der Analysator 9 würde - wie das Polarisationsfilter 7 - unmittelbar auf der Substratplatte 17' der Flüssigkristalleinheit 8 anliegen. Bei einer solchen Variante hätten die Polarisationsmittel des Analysator 9 einen geringen oder keinen Abstand zu einer Oberfläche 18' der Substratplatte 17'. Die damit verbundenen Kontrasteinbußen können beispielsweise bei einer Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung eines Headup-Displays (Darstellung von Verkehrszeichen und Informationen auf der Windschutzscheibe) eingesetzt werden.According to an alternative embodiment of the invention, not shown, the liquid crystal unit 8th on a light output side 13 the same with the analyzer 9 be provided. The analyzer 9 would - like the polarization filter 7 - directly on the substrate plate 17 ' the liquid crystal unit 8th issue. In such a variant, the polarization means of the analyzer would have 9 a little or no distance to a surface 18 ' the substrate plate 17 ' , The associated loss of contrast can be used, for example, when using the lighting device of a head-up display (display of traffic signs and information on the windshield).

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Beleuchtungsvorrichtung entsprechend der in der DE 10 2015 115 339 A1 dargestellten Beleuchtungsvorrichtung einen Trennpolarisator und einen Reflektor in Hauptabstrahlrichtung H vor der Flüssigkristalleinheit 8 aufweisen. Hierdurch können zwei senkrecht polarisierte Strahlengänge erzeugt werden. Nach der Erfindung kann die Flüssigkristalleinheit 8 auf der dem Trennpolarisator bzw. Reflektor zugewandten Seite, und zwar auf der Oberfläche derselben den Polarisationsfilter 7 aufweisen. Dieser würde als zweiter Polarisationsfilter dienen, der die Polarisationsgüte der in der DE 10 2015 115 339 A1 beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung weiter erhöhen würde. Denn die Polarisationsgüte bei Polarisationsfiltern ist bei transmittierendem Licht wesentlich höher als bei reflektierendem Licht.According to an alternative embodiment of the invention (not shown), the lighting device can correspond to DE 10 2015 115 339 A1 Illuminated device shown an isolating polarizer and a reflector in the main emission direction H in front of the liquid crystal unit 8th exhibit. In this way, two perpendicularly polarized beam paths can be generated. According to the invention, the liquid crystal unit 8th on the side facing the isolating polarizer or reflector, on the surface of the polarizing filter 7 exhibit. This would serve as a second polarization filter, which the polarization quality of the DE 10 2015 115 339 A1 described lighting device would further increase. This is because the polarization quality of polarization filters is significantly higher with transmitting light than with reflecting light.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
LichtquelleneinheitLight source unit
22
Lichtquellenlight sources
33
Lichtlight
44
Trägerplattesupport plate
55
PrimäroptikeinheitPrimary optical unit
66
PrimäroptikelementPrimary optical element
77
Polarisationsfilterpolarizing filter
88th
Flüssigkristallelementliquid crystal element
99
Analysatoranalyzer
10, 10'10, 10 '
Sekundäroptikeinheit/LinseSecondary optics unit / lens
1111
Flüssigkristallelementeliquid crystal elements
1212
LichtfeldLichtenfeld
1313
LichtausgangsseiteLight output side
1414
LichteingangsseiteLight input side
1515
LichteingangsflächeLight input surface
1616
Flüssigkristallschichtliquid crystal layer
17,17'17.17 '
Substratplattesubstrate plate
1818
Oberflächesurface
1919
Polarisationsm ittelPolarizing agent
2020
Zwischenraumgap
2121
Längsseitenlong sides
2222
Befestigungszwickelmounting gusset
HH
Hauptabstrahlrichtungmain radiation
a,b,cABC
Abstanddistance
Ee
Erstreckungsebeneextension plane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015115339 A1 [0002, 0036]DE 102015115339 A1 [0002, 0036]
  • EP 2937665 A1 [0003]EP 2937665 A1 [0003]

Claims (10)

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge enthaltend - eine Lichtquelleneinheit (1) mit einer Anzahl von Lichtquellen (2), - eine Flüssigkristalleinheit (8) enthaltend eine Mehrzahl von Flüssigkristallelementen (11), - ein lichtstromaufwärts und /oder lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit (8) angeordnetes Polarisationsfilter (7), - eine lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit (8) angeordnete Sekundäroptikeinheit (10) zur Abbildung eines ausgangsseitig der Flüssigkristalleinheit (8) ausgebildetes Lichtfeld (12) zu einer vorgegebenen Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristalleinheit (8) zwei in einem Abstand (c) zueinander angeordnete Substratplatten (17, 17') aufweist, zwischen denen die Flüssigkristallelemente (11) angeordnet sind, und dass das Polarisationsfilter (7) direkt auf mindestens eine der Substratplatten (17, 17') aufgebracht ist.Lighting device for vehicles comprising - a light source unit (1) with a number of light sources (2), - a liquid crystal unit (8) containing a plurality of liquid crystal elements (11), - a polarization filter arranged upstream and / or downstream of the liquid crystal unit (8) ( 7), - a secondary optical unit (10) arranged downstream of the liquid crystal unit (8) for imaging a light field (12) formed on the output side of the liquid crystal unit (8) for a predetermined light distribution, characterized in that the liquid crystal unit (8) is two at a distance ( c) has mutually arranged substrate plates (17, 17 '), between which the liquid crystal elements (11) are arranged, and that the polarization filter (7) is applied directly to at least one of the substrate plates (17, 17'). Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsfilter (7) durch eine Mehrzahl von langgestreckten Polarisationsmitteln (19) gebildet ist, die durch Aufdrucken oder durch Ätzen auf die Substratplatte (17, 17') aufgebracht ist.Lighting device after Claim 1 , characterized in that the polarizing filter (7) is formed by a plurality of elongated polarizing means (19), which is applied to the substrate plate (17, 17 ') by printing or by etching. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsmittel (19) als eine Metalldraht ausgebildet ist.Lighting device after Claim 2 , characterized in that the polarization means (19) is designed as a metal wire. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die langgestreckten Polarisationsmittel (19) parallel zueinander verlaufen, wobei ein Zwischenraum (20) zwischen bei benachbarten Polarisationsmitteln (19) durch Luft als Medium gebildet ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the elongated polarization means (19) run parallel to one another, an intermediate space (20) being formed by air as a medium in the case of adjacent polarization means (19). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die langgestreckten Polarisationsmittel (19) an der Substratplatte (17, 17') der Flüssigkristalleinheit (8) befestigt sind, wobei die Substratplatte (17, 17') einen Träger für die Polarisationsmittel (19) bildet.Lighting device according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the elongated polarization means (19) are attached to the substrate plate (17, 17 ') of the liquid crystal unit (8), the substrate plate (17, 17') forming a carrier for the polarization means (19). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50 % der Umfangsfläche des langgestreckten Polarisationsmittels (19) mit Luft als Medium in Kontakt steht.Lighting device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that at least 50% of the circumferential surface of the elongated polarizing means (19) is in contact with air as the medium. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Polarisationsmittel (19) auf einer der Substratplatte (17, 17') zugewandten Seite eine Kontaktfläche aufweist, die an der Substratplatte (17, 17') anhaftet, und dass das langgestreckte Polarisationsmittel (19) auf einer zu der Substratplatte (17, 17') abgewandten Seite eine Freifläche aufweist, die lediglich von Luft umgeben ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the elongated polarization means (19) on a side facing the substrate plate (17, 17 ') has a contact surface which adheres to the substrate plate (17, 17'), and in that the elongated polarization means (19) on one side The side facing away from the substrate plate (17, 17 ') has a free area which is only surrounded by air. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsmittel (19) jeweils Erhebungen an einer Flachseite der Substratplatte (17, 17') bilden.Lighting device according to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that the polarization means (19) each form elevations on a flat side of the substrate plate (17, 17 '). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass lichtstromaufwärts zu dem an der Substratplatte (17, 17') der Flüssigkristalleinheit (8) befestigten Polarisationsfilter (7) ein weiteres Polarisationsfilter in einem Abstand zu dem Polarisationsfilter (7) angeordnet ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a further polarization filter is arranged at a distance from the polarization filter (7) upstream of the polarization filter (7) attached to the substrate plate (17, 17 ') of the liquid crystal unit (8). Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polarisationsfilter (7) lediglich auf einer Lichteintrittsseite der Flüssigkristalleinheit (8) angeordnet ist.Lighting device according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the polarization filter (7) is arranged only on one light entry side of the liquid crystal unit (8).
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